Estudio CFD del aire acondicionado de un vehículo para el desarrollo de un modelo 1D del sistema HVAC

Abstract

[ES] Este trabajo pretende estudiar el comportamiento del aire en el interior de un vehículo mediante simulaciones CFD del aire acondicionado. Se toma la cabina del modelo Golf 8 GTi como referencia y se estudian nueve casos que se diferencian por la velocidad de entrada del aire y la potencia de una fuente de calor en el interior de la cabina. Esta fuente simula de forma escalada el calor que emite una persona. Además, se añade la transferencia de calor por conducción hacia el interior a través de los cristales.

El modelo es previamente validado mediante un estudio experimental. Para ello, se desarrolla una maqueta real de la cabina y se somete a un estudio de convección natural. Replicando el caso mediante CFD se observa que el modelo se ajusta con la realidad.

La simulación CFD del aire acondicionado es una herramienta de utilidad para la validación del modelo unidimensional del sistema de ventilación (HVAC) de un vehículo. Un modelo 1D permite integrar los componentes del sistema en un entorno virtual donde distintos escenarios pueden ser simulados. Esto conlleva una optimización del consumo energético y de combustible del sistema, y por lo tanto, una reducción de la emisión de gases contaminantes.

[EN] This work aims to study the behavior of air inside a vehicle through CFD simulations of air conditioning. The cabin of the Golf 8 GTi model is taken as a reference and nine cases are studied that differ in the speed of air inlet and the power of a heat source inside the cabin. This source simulates in a scaled way the heat that a person emits. In addition, the transfer of heat by conduction towards the interior through the crystals is added.

The model is previously validated through an experimental study. To do this, a real model of the cabin is developed and subjected to a natural convection study. Replicating the case by means of CFD, it is observed that the model adjusts with reality.

The CFD simulation of air conditioning is a useful tool for the validation of the one-dimensional model of the ventilation system (HVAC) of a vehicle. A 1D model allows integrating the system components in a virtual environment where different scenarios can be simulated. This leads to an optimization of the energy and fuel consumption of the system, and therefore, a reduction in the emission of polluting gases.

[CA] Aquest treball pret´en estudiar el comportament de l’aire a l’interior d’un vehicle mitjan¸cant simulacions CFD de l’aire acondicionat. Es pren la cabina del model Golf 8 GTi com a referencia i s’estudien nou casos que es diferencien entre ells per la velocitat de entrada de l’aire i la pot`encia d’una font de calor a l’interior de la cabina. Aquesta font simula de forma escalada el calor que emet una persona. A m´es, s’afegix la transfer`encia de calor per conducci´o cap a l´ınterior a trav´es dels vidres. El model es pr`eviament validat mitjan¸cant un estudi experimental. Aix´ı doncs, es desenvolupa una maqueta real de la cabina i es sotmet a un estudi de convecci´o natural. Replicant el cas amb CFD s’observa que el model s’ajusta a la realitat. La simulaci´o CFD de l’aire acondicionat en la cabina es una ferramenta d’utilitat per a la validaci´o d’un model unidimensional del sistema de ventilaci´o (HVAC) de un vehicle. Un model 1D permet integrar els components del sistema en un entorn virtual on distints escenaris poden ser simulats. Aquest fet comporta una optimitzaci´o del consum energ`etic i de combustible del sistema, i per tant, una reducci´o de les emissions de gasos contaminants.